Практическое применение микробиологии сообщение

Обновлено: 04.05.2024

Если бы вас спросили, что общего между кусочком сыра рокфор и вакциной, вы бы наверняка ничего не ответили. Но правда в том, что кое-что у них есть: для их получения нужны микроорганизмы. Сотни предприятий нуждаются в бактериях, грибах и даже вирусах для производства своей продукции..

И дело в том, что, несмотря на плохую репутацию, не все микроорганизмы вредны для нашего здоровья. Фактически, из миллионов существующих видов бактерий только 500 являются патогенными для человека. И из них только 50 действительно опасны. Это очень маленький процент.

Но дело в том, что их присутствие не только не вредно для нас, но даже может быть полезно. Мы просто должны помнить, что наше тело - это настоящий зоопарк бактерий и грибов, которые, не считая угрозы, составляют нашу микробиоту, выполняя функции, без которых наше выживание было бы трудным, если не невозможным.

Принимая во внимание их безвредность, легкость адаптации к экстремальным условиям, их разнообразие метаболизма, продукты, способные к синтезу, их невероятно быстрое развитие и размножение, а также чрезвычайно высокую скорость метаболизма, которую они достигают, микроорганизмы идеально подходят для "работы" в промышленности. ., будь то пищевая, фармацевтическая, химическая, косметическая . Неважно. Использование микроорганизмов на промышленном уровне становится все более распространенным..

И в сегодняшней статье мы рассмотрим (почти) все, что могут нам предложить более мелкие живые существа.

Какое применение микроорганизмы используются в промышленности?

С давних времен мы пользуемся (хотя сначала мы этого не знали) микроорганизмами для получения продуктов. Не вдаваясь в подробности, производство вина состоит из ферментации, в которой некоторые грибы, составляющие так называемые дрожжи, превращают виноградный сахар в этиловый спирт. Согласно исследованиям, человечество производит вино с 5400 г. до н.э. Итак, мы используем микроорганизмы с незапамятных времен.

Модификация живых существ или использование продуктов, которые они производят, чрезвычайно полезны в различных отраслях промышленности.. Далее мы рассмотрим некоторые применения, которые мы даем микроорганизмам на промышленном уровне.

1. В пищевой промышленности

Мы используем микроорганизмы в пищевой промышленности на протяжении тысячелетий. Сначала, не зная об этом и не зная об условиях, в которых бактерии и грибки должны работать с максимальной эффективностью. В настоящее время многие пищевые продукты производятся с использованием микроорганизмов данного вида и в нужных количествах, которые, как мы знаем, полезны для придания продукту необходимых питательных и органолептических свойств (аромат и вкус).

1.1. Спиртовое брожение

Абсолютно все алкогольные напитки получают благодаря действию микроорганизмов, в частности грибов, способных осуществлять спиртовое брожение, которое заключается в метаболизме сахара и выработке алкоголя в качестве конечного продукта. В зависимости от субстрата, то есть происхождения сахара, используемых микроорганизмов и осуществляемой им ферментации, это будет тот или иной напиток. Пиво, вино, кава, сидр, водка . Все это получают микроорганизмы.

1.2. Молочная ферментация

Сыры тоже имеют тысячелетнюю историю. Что ж, все сыры, йогурты и другие продукты, в которые превращается молоко, получаются благодаря действию различных микроорганизмов, в основном грибов. В зависимости от вида, способа проведения процесса, условий, в которых он проводится, и от того, каким является исходное молоко, конечный продукт будет отличаться. Все сыры получают путем молочнокислого брожения - метаболического процесса, в результате которого молоко превращается в эти продукты.

1.3. Производство пробиотиков и пребиотиков

Пробиотики (живые микроорганизмы) и пребиотики (растительные волокна, стимулирующие их рост) очень полезны для поддержания здоровья нашей кишечной микробиоты. Очевидно, они получены благодаря обработке микроорганизмов на промышленном уровне.

1.4. Получение высококалорийной пищи

Особенно интересны для борьбы с недоеданием продукты, которые содержат большое количество калорий или содержат большое количество витаминов. И такое высокое количество калорий стало возможным благодаря производственным процессам, в которых используются микроорганизмы.

1.5. Получение пищевых добавок

Таким же образом практически все пищевые добавки, особенно витамины, получают благодаря продуктам, произведенным различными видами микроорганизмов, обработанными на промышленном уровне.

1.6. Аддитивное производство

Пищевые добавки - это химические вещества, которые при получении используются более или менее непосредственно микроорганизмами, поскольку продукты, которые они производят в процессе своего метаболизма, пригодны для использования.

2. В фармацевтической промышленности

На фармацевтическом уровне микроорганизмы даже более важны, чем на уровне пищевых продуктов, поскольку их использование необходимо практически во всех процессах, направленных на получение продуктов, сохраняющих наше здоровье. Посмотрим почему.

2.1. Разработка лекарств

При разработке лекарств или медикаментов использование микроорганизмов практически обязательно. И часто действующими веществами этих веществ являются химические вещества, вырабатываемые некоторыми конкретными видами микроорганизмов. Следовательно, эти микроскопические существа были (и продолжают оставаться) необходимыми для нас, чтобы иметь лекарства, которые у нас есть в настоящее время.

2.2. Получение вакцин

Вакцины - это лекарства, в которых патогенный микроорганизм был модифицирован в большей или меньшей степени, так что, будучи привитым внутрь, он пробуждает иммунитет, но не вызывает у нас заболевания, поскольку свойства патогенности были устранены. Излишне говорить, что создание вакцин было бы абсолютно невозможно без промышленного использования патогенных бактерий, грибов и вирусов.

2.3. Открытие антибиотиков

2.4. Производство инсулина

Инсулин - это гормон, регулирующий уровень сахара в крови. Однако люди с диабетом по разным причинам имеют проблемы с синтезом или действием этого инсулина, и, чтобы избежать серьезных повреждений, они должны вводить его в свою кровеносную систему. Промышленное производство инсулина спасло (и продолжает спасать) миллионы жизней, поскольку диабет - это смертельная болезнь, от которой страдают более 400 миллионов человек в мире. Каждый из них зависит от жизненных доз инсулина, производство которого достигается за счет использования микроорганизмов, которые его синтезируют.

2.5. Использование стволовых клеток

Стволовым клеткам суждено по мере совершенствования технологий полностью революционизировать мир медицины. И дело в том, что использование этих клеток для регенерации тканей и органов - это будущее этой науки. Хотя микроорганизмы как таковые не используются, поскольку они представляют собой манипуляции с микроскопическими клетками на более или менее промышленном уровне, мы включаем их в этот список.

2.6. Производство сыворотки

Внутривенное применение сывороток имеет огромное значение в больницах, поскольку эти жидкие растворы содержат воду, витамины, ферменты, минералы и другие продукты, которые обеспечивают стабильность пациента и которые производятся на промышленном уровне с использованием продуктов метаболизма различных микроорганизмов.

3. В текстильной промышленности

Как ни странно, но микроорганизмы также используются в текстильной промышленности, то есть в той, которая ориентирована на производство полезных волокон для изготовления предметов одежды.

3.1. Получение биоволокон

Волокна, используемые в текстильной промышленности, могут быть синтетическими или натуральными. Эти натуральные волокна также известны как биоволокна, и, в зависимости от типа волокна и назначения, в их производство обычно вмешиваются микроорганизмы, которые помогают получать интересные продукты на промышленном уровне.

3.2. Повышение производительности процесса

Текстильная промышленность использует множество различных ферментов, вырабатываемых микроорганизмами, для улучшения их характеристик. Эти ферменты представляют собой молекулы клеточного метаболизма микроорганизмов, которые, в зависимости от их типа, помогают извлекать крахмал из волокон, удалять жир из волокон, разлагать токсичный перекись водорода, который остается после фазы отбеливания, сделать ткани мягче и т. д.

3.3. Разработка натуральных красителей

В некоторых текстильных отраслях для окрашивания одежды используются натуральные красители. Некоторые из них могут происходить из пигментов, синтезированных разными видами микроорганизмов, поэтому здесь мы имеем дело с другим применением микроскопических существ в текстильной промышленности.

4. В химической промышленности

Микроорганизмы также невероятно важны в химической промышленности, то есть во всех процессах преобразования сырья в конечный продукт. Давайте посмотрим на его основные применения.

4.1. Производство биотоплива

Биотопливо - это смеси органических веществ, которые можно использовать в качестве топлива, то есть в качестве источника энергии в двигателях внутреннего сгорания. Его производство ускоряется благодаря использованию микроорганизмов в так называемых биореакторах, где эти одноклеточные существа используются для ускорения химических реакций, необходимых для их получения.

4.2. Получение биоразлагаемых пластиков

Биоразлагаемый пластик должен стать нашей ставкой на будущее, если мы хотим остановить загрязнение нашей планеты. Его производство возможно благодаря использованию микроорганизмов, поскольку химические вещества, необходимые для его изготовления, происходят из микроскопического мира. Кроме того, они должны научиться понимать метаболизм этих живых существ, поскольку именно они будут разрушать пластик.

4.3. Устранение токсичных газов

Микроорганизмы также очень важны в так называемой биоремедиации, то есть во всех тех методах, которые основаны на использовании бактерий, грибков и даже вирусов для обеззараживания экосистем. Существуют микроорганизмы, способные метаболизировать токсичные для нас (и большинства живых существ) газы и превращать их в другие, более безопасные газы.

4.4. Канализация

Тот же принцип действует и в воде. И дело в том, что очистка сточных вод, чтобы превратить их в воду, пригодную для потребления или, по крайней мере, сделать ее нетоксичной, возможна благодаря различным видам микроорганизмов, которые метаболизируют химические вещества, присутствующие в грязной воде (включая фекальные вещества) и превратить его в продукты, не наносящие вреда нашему здоровью.

4.5. Удаление тяжелых металлов из почвы

Тяжелые металлы (ртуть, мышьяк, кадмий, свинец, медь . ) очень токсичны и очень быстро загрязняют почвы, в которых они состыкованы, обычно в результате промышленных отходов. Так же, как это происходит с воздухом и водой, микроорганизмы могут использоваться на уровне земли для метаболизма этих металлов и преобразования их в менее загрязняющие продукты.

4.6. Переработка отходов

5. В косметической промышленности

Наконец, микроорганизмы также важны в косметической промышленности, поскольку они в большей или меньшей степени участвуют в процессе производства многих кремов и других косметических продуктов.

5.1. Разработка косметики

На промышленном уровне микроорганизмы очень полезны в косметике, поскольку многие продукты основаны на химических веществах, полученных в результате метаболизма этих микроорганизмов. В любом случае по-прежнему важно соблюдать условия использования, так как в этих продуктах могут расти патогены.

5.2. Получение омолаживающих кремов

У омолаживающих кремов есть главный ингредиент: гиалуроновая кислота. Эта молекула является частью нашей дермы и придает коже жесткость и упругость, а также увеличивает удержание воды, придавая ей более увлажненный и молодой вид. Со временем его синтез становится все менее и менее эффективным, и поэтому кожа выглядит менее молодой. К счастью, мы можем использовать микроорганизмы на промышленном уровне, которые массово синтезируют эту гиалуроновую кислоту, которую собирают и делают кремы на ее основе.

Микроорганизмы - это группа настолько маленьких живых организмов, что они не видны человеческим зрением. Их размер меньше 1 миллиметра, а, порою, намного меньше. Хотя встречаются в этой группе и относительно большие организмы, их даже можно рассмотреть при должном усердии. Изучением их всех занимается наука микробиология

Представители микроорганизмов

В природе существуют десятки тысяч видов микроорганизмов, и это только те, о которых мы знаем. Они являются довольно разнообразными. Некоторые различаются средой обитания, другие - образом или условиями существования, третьи - строением. Так, практически все они одноклеточные, но встречаются среди них и многоклеточные, хоть и редко.

Все микроорганизмы можно поделить на 2 группы: безъядерные (прокариоты) и обладающие клеточным ядром (эукариоты).
Прокариоты - это одноклеточные живые организмы, не имеющие клеточного ядра. Иногда их называют доядерными, а в 20-ых веках именовали монерами, но сейчас этот термин не используется. Представителями прокариотов являются всего 2 домена живых организмов: бактерии и археи. Полагают, что существуют миллионы видов микроорганизмов, относящихся к этим доменам. Но найти то, что не видишь невооружённым взглядом, довольно сложно, поэтому на сегодняшний день известно около десятка-другого тысяч видов.

Микроорганизмы, относящиеся к домену Эукариоты, могут быть как многоклеточными, так и одноклеточными. Главная их особенность - наличие ядра в клетке, поэтому их также называют ядерными. К слову, практически все живые организмы, имеющиеся в природе, относятся к Эукариотам. Исключением являются бактерии, археи, и вирусы.
Микроорганизмы, обладающие клеточным ядром, не очень многочисленны. Их объединяются в одну группу - протисты, хотя входят туда не все ядерные микроскопические организмы.

Бактерии: описание и типы

Бактерии - это домен микроорганизмов (чаще всего одноклеточных), не имеющих ядра. В природе их существует огромное количество видов, сотни тысяч, и даже миллионы, вероятно.

Дело в том, что они настолько малы, что их довольно трудно находить, и уж тем более изучать. Описано лишь около десяти тысяч видов бактерий. Ну а их количество, понятное дело, даже не поддаётся исчислению. Но можно сказать, что практически все из них выполняют некую роль в природе, и обладают некими уникальными свойствами. И исходя из этих знаний, делят бактерий на различные типы, классы, семейства и рода.

Археи: описание и типы

Археи представляют собой домен одноклеточных живых организмов, не имеющих ядра и мембранных органелл. Исходя из особенностей видов этих микроорганизмов, делят их на 8 типов (6 основных и 2 предполагаемых). А каждый из типов, в свою очередь, делится на один или несколько классов архей, обладающих уникальными свойствами. Классы включают в себя семейства и роды архей.

Протисты: описание и типы

Протистами называют группу живых организмов, относящихся к домену Эукариоты (их клетки имеют ядро), и не входящих в состав животных, растений, грибов и хромистов. Создана она по "остаточному принципу". И, соответственно, включает в себя различные живые организмы, сильно отличающиеся друг от друга.

Исходя из их способа перемещения в пространстве, протистов делят на 3 типа. А каждый из этих типов, исходя из иных особенностей видов, делят на классы, семейства и рода:

Роль микроорганизмов в природе

Микроскопические организмы встречаются практически везде, где имеется вода. Оптимальной температурой для них является 0-50 °C (сильно приблизительно), хотя могут они существовать и при более экстремальных температурах. Рекордно высокая температура для них, как и для всех живых существ, составляет 122 °C. Только стоит понимать, что такую температуру выдержит вовсе не каждый представитель данной группы живых существ. Каждый из видов обладает своими особенностями.

Основная роль микроорганизмов в природе заключается в осуществлении обмена веществ. А поскольку обитают они практически повсеместно, то роль эта очень велика. В большинстве случаев они являются редуцентами, то есть, перерабатывают остатки живых существ. Но иногда выполняют роль продуцентов, производя органические вещества из неорганических. А в силу того, что могут эти существа обитать там, где не выживут другие живые организмы, иногда они являются единственными продуцентами экосистем.

Для человека микроорганизмы могут являться как полезными, так и не очень. Например, благодаря им осуществляет самоочищение воды в различных водоёмах. А ещё они принимают участие в круговороте различных элементов: железа, фосфора, серы и других. Это явная польза, если и не прямая, то как минимум косвенная. Но также существует множество видов организмов, приносящих вред. Некоторые, к примеру, загрязняют водоёмы (если вспомнить, что другие их виды занимаются очищением, это можно счесть забавным). А некоторые вызывают порчу продуктов. А есть даже вредители, которые действуют не опосредованно, а прямо. Речь о патогенных микроорганизмах, или условно-патогенных. Они вызывают инфекционные заболевания.

Заключение

Таким образом, микроорганизмы представляют собой невидимые человеческим зрением живые организмы, обитающие практически везде (поскольку вода находится также практически везде), осуществляющие в природе важные функции, и приносящие человеку как вред, так и пользу.

Практическое применение микроорганизмов

Благодаря большому разнообразию синтезируемых ферментов микроорганизмы могут выполнять многие химические процессы более эффективно и экономично, чем если бы эти процессы проводились химическими методами. Изучение биохимической деятельности микроорганизмов позволило подобрать условия для максимальной активности их как продуцентов различных полезных ферментов - возбудителей нужных химических реакций и процессов. Микроорганизмы все шире применяются в различных отраслях химической и пищевой промышленности, сельском хозяйстве, медицине.

В нашей стране создана и успешно развивается новая отрасль промышленности - микробиологическая, все производства которой базируются на деятельности микроорганизмов.

Микроорганизмы, с помощью которых производят пищевые продукты, называют культурными. Их получают из чистых культур, которые выделяют из отдельных клеток. Последние хранят в музейных коллекциях и снабжают ими различные производства.

В результате осуществляемых культурными микроорганизмами химических реакций растительное или животное сырье превращается в пищевые продукты. С помощью микроорганизмов получают многие жизненно важные продукты питания, и хотя изготовление их знакомо человеку с древних времен, роль в нем микроорганизмов открыта сравнительно недавно.

Хлебопекарное производство.

Хлебопечение основано на деятельности дрожжей и молочнокислых бактерий, развивающихся в тесте. Совместное действие этих микроорганизмов приводит к сбраживанию сахаров муки. Дрожжи вызывают спиртовое брожение, молочнокислые бактерии - молочнокислое. Образующиеся при этом молочная и другие кислоты подкисляют тесто, поддерживая оптимальный для жизнедеятельности дрожжей уровень рН. Углекислый газ разрыхляет тесто и ускоряет его созревание.

Применение культурных микроорганизмов в виде прессованных хлебопекарных дрожжей, сушеных или жидких заквасок улучшает вкус и аромат хлеба.

Производство сыра.

Сыроделие основано на деятельности многих видов микроорганизмов: молочнокислые (термофильный стрептококк), пропионовокислые бактерии и др. Под действием молочнокислых бактерий происходит накопление молочной кислоты и сквашивание молока, под действием других полезных микроорганизмов созревает сыр. Участвуют в этом процессе также некоторые плесневые грибы. Сычужный фермент и молочнокислые бактерии производят глубокое расщепление белков, сахара и жира. Различные бактерии вызывают накопление в острых сырах летучих кислот, придающих им специфический аромат.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Министерство образования и науки Украины

студентка гр. 129а

Садиков Геннадий Николаевич

Положительная роль микроорганизмов в промышленности:

1.1.Классические микробиологические производства.

1.2.Медицинская микробиология и производство антибиотиков.

1.3.Новые микробные производства.

1.4.Монопольное положение микроорганизмов.

1.5.Современные достижения генной инженерии.

Значение микроорганизмов в процессах порчи пищевых продуктов.

Микроорганизмы чрезвычайно широко распространены в природе. Ежедневно, ежечасно мы поглощаем большое количество микробов вместе с пищей, водой, воздухом. В огромных количествах их находят в земле, воде, воздухе, причем на всех широтах, на всех материках и континентах.

Человек, не разбирающийся особо в микробиологии видит практическое значение микроорганизмов в первую очередь во вреде, который они причиняют человеку, животным и растениям. Этими болезнетворными (патогенными) микроорганизмами и их специфическими особенностями занимаются такие науки, как медицинская и ветеринарная микробиология, а также фитопатология. Хотя микроорганизмы и в других сферах природы, и в промышленности выступают иногда в роли вредителей, их роль как полезных организмов существенно преобладает. Они уже давно завоевали себе прочное место в домашнем хозяйстве, а в промышленности они совершенно необходимы. Мировые запасы угля и нефти, огромные залежи руд, серы, селитры все это результат деятельности микробов. Они в значительной степени обусловливают урожайность полей. Микроорганизмы используют в самых различных отраслях: от первичной переработки сельскохозяйственных продуктов до ускорения сложнейших этапов химических синтезов.

Микроорганизмы очень широко используют в микробиологической, пищевой и целом ряде других отраслей промышленности, а также в сельскохозяйственном производстве, медицине и ветеринарии.

Превращения веществ под влиянием микробов происходят повсюду в природе как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Многие из этих превращений имеют важное биологическое и народнохозяйственное значение. В основе многих процессов лежат реакции обмена веществ, происходящих при росте и размножении некоторых микроорганизмов. Следует отметить, что рост и развитие этих микроорганизмов происходит очень быстро благодаря большой площади взаимодействия среды с бактериями.

В настоящее время с помощью микроорганизмов в промышленных масштабах производят кормовые белки, ферменты, витамины, аминокислоты, инсулин, гормон роста человека, органические кислоты, этанол, глицерин, ацетон, средства защиты растений, антибиотики, стероиды, каротиноиды и другие ценные продукты.

Положительная роль микроорганизмов в промышленности

1.1.Классические микробиологические производства.

На примере пивоварения и виноделия с использованием дрожжей, выпечки хлеба и приготовления молочных продуктов с помощью молочнокислых бактерий, а также получения пищевого уксуса при участии уксуснокислых бактерий становится очевидным, что микроорганизмы относятся к важным компонентам, необходимых для изготовления этих продуктов.

Применение микроорганизмов в промышленности выгодно благодаря их способности к:

сокращению времени при процессах производства;
положительному экономическому эффекту.

Кроме того, производства, основывающиеся на использовании микроорганизмов являются довольно экологическими безопасными по степени влияния на окружающую среду.

Основные группы микроорганизмов, используемых в отраслях пищевой промышленности, - бактерии, дрожжевые и плесневые грибы.

Для пищевых производств имеют значение дрожжи сахаромицеты

В хлебопекарных дрожжах ценят быстроразмножающиеся расы, обладающие хорошей подъемной силой и стойкостью при хранении.

В пивоварении используют дрожжи, приспособленные к сравнительно низким температурам. Они должны быть микробиологически чистыми, обладать способностью к хлопьеобразованию, быстро оседать на дно бродильного аппарата.

В виноделии ценят дрожжи, быстро размножающиеся, обладающие свойством подавлять другие виды дрожжей и микроорганизмы и придавать вину соответствующий букет.

Молочнокислое брожение осуществляется с помощью микробов. Они очень широко используются для изготовления кефира, кумыса, сливочного масла, хлеба, квашения капусты и т. д. На действии этой микрофлоры основано силосование кормов для сельскохозяйственных животных.

В Японии и Индонезии соевые бобы, содержащие много белка, необходимого человеку для нормального функционирования организма, издавна перерабатываются с помощью мицелиальных грибов, дрожжей и молочнокислых бактерий.

Если не считать получения этанола, в промышленном производстве микроорганизмы начали использовать лишь в последние 50-60 лет. Уже в период первой мировой войны с помощью дрожжевого брожения получали глицерин.

Молочная и лимонная кислоты, в больших количествах необходимые для пищевой промышленности, производятся с помощью молочнокислых бактерий и гриба.

1.2.Медицинская микробиология и производство антибиотиков.

Методы, с помощью которых можно выращивать в лаборатории микроорганизмы, разработали О. Брефельд, Р. Кох и его школа. Введение в практику прозрачных питательных сред позволило изолировать отдельные клетки, следить за их ростом в колонии и получать чистые культуры, что привело к быстрому развитию медицинской микробиологии.

С появлением антибиотиков наступила новая эпоха в медицине и фармацевтической промышленности. Благодаря открытию пенициллина и других продуктов метаболизма грибов, актиномицетов и иных микроорганизмов человечество приобрело высокоэффективное оружие для борьбы с бактериальными инфекциями. Успешно продолжаются поиски новых антибиотиков.

Для лечения бактериальных, грибковых и некоторых паразитарных заболеваний животных, прудовых рыб, пчёл и шелкопрядов широко применяются антибиотики. Из антибиотиков, продуцентами которых являются актиномицеты, наиболее успешно в ветеринарии используют стрептомицин. Для борьбы с вредными насекомыми широко применяются бактериальные препараты.

1.3.Новые микробные производства.

Классические виды брожения дополняются новыми применениями микробов в химических производствах. Из грибов получают каротиноиды , необходимые растениям для произведения процесса фотосинтеза, а человеку для нормального протекания физиологических процессов, и стероиды вещества, обладающие высокой биологической активностью и выступающих в качестве биологических регуляторов гормонов и др.

Пищевой, текстильной, кожевенной и другим отраслям промышленности требуются химически чистые ферменты. В этом плане очень перспективно использование актиномицетов. Для удаления шерсти со шкур применяют фермент кератиназу, получаемую из этих микроорганизмов.

Были также разработаны методы, с помощью которых можно в больших масштабах производить многие нуклеотиды, реактивы для биохимических исследований и аминокислоты. Из 20 аминокислот, входящих в состав белков, 8 аминокислот люди не могут синтезировать, и их относят к незаменимым. Однако были изобретены методы синтеза этих аминокислот с помощью микроорганизмов. Аминокислоты это не только питательные вещества, но также ароматические и вкусовые агенты, и потому они широко используются в пищевой промышленности в виде разнообразных ароматизаторов, подсластителей и др. Благодаря некоторым бактериям удается получать около 100 г/л глутаминовой аминокислоты, применяемой для усиления вкуса во многих пищевых продуктах. Ежегодно в мире производят микробиологическим способом 270 000 т этой аминокислоты, основная часть которой идет в пищевую промышленность.

Микроорганизмы используются химиками в качестве катализаторов для осуществления некоторых этапов в длинной цепи реакций синтеза; микробиологические процессы по своей химической специфичности и по выходу продукта превосходят химические реакции.

Достижения микробиологии находят практическое применение в металлургии для извлечения различных металлов из руд. Например, уже реализован способ микробиологического выщелачивания меди из сульфидной руды халькопирита. В перспективе возможно использование микроорганизмов для получения цветных и редких металлов золота, свинца, германия, лития и др.

Особо следует отметить, что микробиология внедрилась в такие традиционно небиологические производства, как получение энергетического сырья (биогаз метан), добыча нефти, что вносит существенный вклад в решение топливно-энергетической проблемы.

Микроорганизмы способны повышать прочность бетона . Установлено, что при добавлении на тонну бетона нескольких килограммов биомассы микроорганизмов повышается прочность и пластичность строительного материала.

1.4.Монопольное положение микроорганизмов.

Кроме того, некоторые микроорганизмы могут очищать организм человека, устраняя вредное воздействие токсических веществ, попавших в организм.

Микроорганизмы принимают активное участие в биологическом самоочищении водоемов , выполняя функцию по обезвреживанию и окислительной переработке поступающих в водоем загрязняющих веществ.

Широко используются микроорганизмы и в системах биологической очистки сточных вод . Биологическая очистка сточных вод производится на полях орошения и полях фильтрации, куда поступают подлежащие очистке воды. Просачиваясь через слои почвы, они подвергаются окислительному воздействию целого комплекса почвенных микроорганизмов, в результате чего содержащиеся органические вещества полностью минерализуются.

При гнилостном бактериальном разложении в природе растительных и животных остатков содержащаяся в них сера обычно освобождается в виде сероводорода . Сероводород образуется также в результате восстановления серной, сернистой и серноватистой кислот под действием особых бактерий. Оба эти процесса приводят к накоплению в почве и водоемах ядовитого для живых организмов сероводорода. Накопление сероводорода в почве вызывает гибель произрастающей на ней растительности. Если сероводород будет накапливаться в водоеме, то существование животных и растительных организмов в нем тоже может оказаться невозможным. Образование и накопление сероводорода иногда наблюдается в озерах и лиманах. Воды Черного моря на глубине более 200 м также насыщены сероводородом и являются ядовитыми для живых организмов.

Поэтому окисление сероводорода, в результате которого он утрачивает ядовитые свойства, а сера, входящая в его состав, получает удобную для усвоения форму сернокислых солей, имеет очень важное значение. Такое окисление сероводорода постоянно происходит в природе под действием серобактерий.

Микрококки играют также большую роль в почвообразовании.

Большую роль играют клубеньковые бактерии, так как без них бобовые растения не выполняют функции азотонаконителей.

Особую роль в формировании и поддержании плодородия почвы играют бактерии, участвующие в круговороте азота в природе. Для получения максимального количества продукции с 1 га земли необходимо всемерно интенсифицировать биологическое азотонакопление. Именно этим и занимаются азот-фиксирующие бактерии, которые превращают недоступный для растений молекулярный азот из атмосферного воздуха в связанный, обогащая тем самым почву соединениями азота. Если накопление азота производить с помощью именно этих бактерий, то требуются относительно небольшие затраты энергии на активацию этих микроорганизмов.

Основное количество необходимых для растений элементов питания поступает в почву с органическими и минеральными удобрениями, при этом что касается фосфора , то примерно 70% его от ежегодно вносимого количества в почву остается неиспользованными в процессе питания растений. Растения нуждаются в фосфоре на всех этапах своей жизни. Но особенно он необходим рано весной, так как играет определяющую роль в корнеобразовании и во время цветения и формирования урожая. Многообразные превращения соединений фосфора сводятся в основном к двум процессам: к расщеплению фосфоросодержащих органических соединений до образования минеральных веществ и к переводу труднорастворимых фосфорнокислых солей в легкорастворимые. Оба указанных процесса происходят под влиянием различных микроорганизмов и играют большую роль в обогащении почвы фосфором и усвоении его растениями.

1.5.Современные достижения генной инженерии.

Изучение механизмов передачи генов у бактерий открыло возможность включения чужеродной ДНК в бактериальные клетки. Генетические манипуляции позволяют вносить небольшие отрезки носителей генетической информации высших организмов, например человека, в бактерию и заставлять ее синтезировать соответствующие белки.

Статистические данные ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства свидетельствуют о том, что проблема обеспечения населения нашей планеты продуктами питания внушает серьезные опасения. По этим данным, более половины населения Земли не обеспечено достаточным количеством продуктов питания, примерно 500 млн. людей голодают, а около 2 млрд. питаются недостаточно или неправильно. К концу XX в. население нашей планеты с учетом контроля рождаемости составило 7,5 млрд. человек. Следовательно, тяжелое уже сейчас положение с продуктами питания может принять в недалеком будущем для некоторых народов угрожающие масштабы.

Пища должна быть разнообразной и содержать белки, жиры, углеводы и витамины. Источники энергии жиры и углеводы в определенных пределах взаимозаменяемы, причем их можно заменить и белками, но белки нельзя заменить ничем. Проблема питания людей в конечном счете заключается в дефиците белка. Там, где сегодня люди голодают, не хватает прежде всего белка. Установлено, что ежегодный дефицит белка в мире, по самым скромным подсчетам, оценивается в 15 млн. т.

Увеличить количество пищевого белка можно и за счет микробиологического синтеза, который в последние годы привлекает к себе особое внимание. Микроорганизмы чрезвычайно богаты белком он составляет 7080 процентов их веса. Скорость его синтеза огромна. Микроорганизмы примерно в 10100 тысяч раз быстрее синтезируют белок, чем животные. Здесь уместно привести классический пример: 400-килограммовая корова производит в день 400 граммов белка, а 400 килограммов бактерий 40 тысяч тонн. Тому, кто размышляет о проблемах обеспечения пищей растущего населения Земли, будет также интересно узнать, что в организме одного быка весом 500 кг за 24 ч образуется примерно 0,5 кг белка; за это же время 500 кг дрожжей могут синтезировать более 50000 кг белка. Это возможно благодаря очень быстрому обмену веществ между средой и микроорганизмами из-за большой площади взаимодействия их.

Естественно, на получение 1 кг белка микробиологическим синтезом при соответствующей промышленной технологии потребуется средств меньше, чем на получение 1 кг белка животного. Да к тому же технологический процесс куда менее трудоемок, чем сельскохозяйственное производство.

Применяя обычные технологические линии по производству синтетических волокон, можно получать из искусственных белков длинные нити, которые после пропитки их формообразующими веществами, придания им соответствующего вкуса, цвета и запаха могут имитировать любой белковый продукт. Таким способом уже получены искусственное мясо (говядина, свинина, различные виды птиц), молоко, сыры и другие продукты. Они уже прошли широкую биологическую апробацию на животных и людях и вышли из лабораторий на прилавки магазинов США, Англии, Индии, стран Азии и Африки. Только в одной Англии их производство достигает примерно 1500 тонн в год. Интересно, что белковую часть школьных обедов в США уже разрешено на 30% заменять искусственным мясом, созданным на основе соевого белка.

Также вполне осуществимо производство гормонов, антигенов, антител и других белков с помощью бактерий.

Значение микроорганизмов в процессах порчи пищевых продуктов

Микроорганизмы в пищевой промышленности играют двоякую роль. С одной стороны, это культурные микроорганизмы, с другой - в пищевые производства попадает инфекция, т.е. посторонние микроорганизмы.

Важнейшим параметром пищевых продуктов является их качество, под которым понимают совокупность свойств продукта, обеспечивающих:

потребности человека в пищевых веществах, т.е. питательных, необходимых для нормального функционирования организма;
органолептические характеристики продукта, т.е. его вкус;
безопасность его для здоровья потребителя, т.е. уверенность в том, что данный продукт не заражен микроорганизмами, вредными для организма человека;
надёжность в отношении стабильности состава;
сохранение потребительских свойств.

Поэтому для соблюдения правильного санитарно-гигиенического режима на пищевых предприятиях эффективным способом уничтожения и подавления развития посторонних микроорганизмов является дезинфекция.

Выпечки хлеба, изготовления молочных продуктов, вина, пива, спирта, уксуса, ацетона, обработка кожи и меха и другие процессы возможны благодаря успешному использованию микроорганизмов. Следовательно, они приносят большую пользу человечеству.

Но среди огромного количества микроорганизмов есть и такие, которые несут смерть людям, животным и растениям. Вызванные ими заболевания часто распространяются с поразительной быстротой. Эпидемии чумы и холеры, оспы и гриппа, кори и дифтерии порой захватывали целые материки и даже потрясали весь мир. Были времена, когда они наносили больше человеческих жертв, чем самые страшные опустошительные войны.

Микробиология вносит существенный вклад в решение многих практических задач, проблем здравоохранения и сельского хозяйства, способствует развитию определенных отраслей промышленности.

Следует отметить, что еще имеются большие возможности, основанные на применении микроорганизмов, для расширения и совершенствования биотехнологических процессов. Решение таких актуальных проблем, как обеспечение человечества продуктами питания, возобновление энергетических ресурсов, охрана окружающей среды, так или иначе будет связано с использованием микроорганизмов.

Узнать стоимость написания работы -->

Значение бактерий в нашей жизни. Открытие пенициллина и развитие медицины. Результаты применения антибиотиков в растительном и животном мире. Что такое пробиотики, принцип их действия на организм людей и животных, растений, преимущества применения.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	12.09.2010
Размер файла	12,4 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Применение микроорганизмов в медицине, сельском хозяйстве; преимущества пробиотиков

Люди выступали в роли биотехнологов тысячи лет: пекли хлеб, варили пиво, делали сыр, другие молочнокислые продукты, используя различные микроорганизмы и даже не подозревая об их существовании. Собственно сам термин "биотехнология" появился в нашем языке не так давно, вместо него употреблялись слова "промышленная микробиология", "техническая биохимия" и др. Вероятно, древнейшим биотехнологическим процессом было брожение. В пользу этого свидетельствует описание процесса приготовления пива, обнаруженное в 1981 г. при раскопках Вавилона на дощечке, которая датируется примерно 6-м тысячелетием до н. э. В 3-м тысячелетии до н. э. шумеры изготовляли до двух десятков видов пива. Не менее древними биотехнологическими процессами являются виноделие, хлебопечение и получение молочнокислых продуктов.

МЕДИЦИНА И БАКТЕРИИ

Оказалось, что некоторые виды бактерий прекрасно уживаются с плесенью, но стрептококки и стафилококки в присутствии плесени не развивались. Многочисленные прежде опыты с размножением вредоносных бактерий показали, что некоторые из них способны уничтожать других и не допускают их развития в общей среде. Это явление было названо „антибиозом" от греческого „анти" -- против и „биос" -- жизнь. Работая над нахождением действенного противомикробного средства, Флеминг об этом прекрасно знал. У него не было никаких сомнений, что на чашке с таинственной плесенью он встретился с явлением антибиоза. Он начал тщательно исследовать плесень. Спустя некоторое время ему удалось даже выделить из плесени противомикробное вещество. Поскольку плесень, с которой он имел дело, носила видовое латинское название Penicilium notatum полученное вещество он назвал пенициллином. Таким образом, в 1929 году, в лаборатории лондонской больницы св. Марии родился хорошо известный нам пенициллин.

Предварительные испытания вещества на подопытных животных показали, что даже при инъекции в кровь оно не приносит вреда, и одновременно в слабых растворах прекрасно подавляет стрептококки и стафилококки. Ассистент Флеминга, доктор Стюарт Греддок, заболевший гнойным воспалением так называемой гайморовой полости, был первым человеком, который решился принять вытяжку пенициллина. Ему ввели в полость небольшое количество вытяжки из плесени, и уже через три часа можно было убедиться, что состояние его здоровья значительно улучшилось.

Таким образом, было положено начало эпохи антибиотиков, которые спасли миллионы жизней, как в мирное время, так и во времена войны, когда раненые умирали не от тяжести ранения, а от заражений, связанных с ними. В дальнейшем велись разработки новых антибиотиков, на базе пенициллина, способов их получения для широкого применения.

БИОТЕХНОЛОГИИ И СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО

Следствием прорыва в медицине, стал быстрый демографический подъём. Население резко увеличивалось, а значит, требовалось больше пищи, а в связи с ухудшением экологии из-за ядерных испытаний, развития промышленности, истощения гумуса обрабатываемой земли, появилось множество заболеваний растений и скота.

Сначала, люди лечили животных и растения антибиотиками и это приносило свои результаты. Рассмотрим эти результаты. Да, если обрабатывать овощи, фрукты, зелень и др. в период вегетации сильными фунгицидами, то это поможет подавить развитие некоторых болезнетворных микроорганизмов (не всех и не полностью), но, во-первых, это приводит к накоплению в плодах ядов и токсинов, а значит, снижаются полезные качества плода, во-вторых, вредные микробы быстро вырабатывают иммунитет к травящим их веществам и последующие обработки должны проводится всё более и более сильными антибиотиками.

То же явление наблюдается и в животном мире, и, к сожалению, у человека. К тому же, в организме теплокровных антибиотики вызывают ещё ряд негативных последствий, таких как дисбактериоз, деформации плода у беременных, и др.

Как же быть? Сама природа даёт ответ на этот вопрос! И этот ответ - ПРОБИОТИКИ!

Они лучше, чем антибиотики ещё и потому, что:

ответ микромира на введение в деловую практику суперантибиотиков очевиден и следует из уже имеющегося в распоряжении ученых экспериментального материала - рождение супермикроба.

Микробы удивительно совершенные саморазвивающиеся и самообучающиеся биологические машины, способные запоминать в генетической памяти созданные ими механизмы защиты от губительного для них воздействия антибиотиков и передавать информацию потомкам.

Ученые воспользовались естественным для природы путем поддержания здоровья макро организма, а именно - из природной среды выделили бактерии - сапрофиты, обладающие свойством подавлять рост и развитие патогенной микрофлоры, в том числе и в желудочно-кишечном тракте теплокровных.

Миллионы лет эволюции живого на планете создали столь замечательные и совершенные механизмы подавления патогенной микрофлоры непатогенной, что сомневаться в успехе такого подхода не приходится. Непатогенная микрофлора в конкурентной борьбе побеждает в бесспорном большинстве случаев и, если бы это было не так - нас с вами не было бы сегодня на нашей планете.

Препараты, содержащие штаммы элитных бактерий, уже занимают первые места на российских и международных выставках, они завоёвывают медали за эффективность и экологичность. Уже начали их активное использование мелкие и крупные сельхозпроизводители, а фунгициды и антибиотики постепенно уходят в прошлое.

Я считаю, приведённых аргументов достаточно, что бы оценить преимущества пробиотиков и понять, почему же учёные утверждают, что двадцатый век - век антибиотиков, а двадцать первый - век пробиотиков!

Подобные документы

Понятие и значение селекции как науки о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. Оценка роли и значения микроорганизмов в биосфере, и особенности их использования. Формы молочнокислых бактерий.

презентация [1,1 M], добавлен 17.03.2015

Приспособления к паразитическому образу жизни у плоских и круглых червей. Значение паукообразных и насекомых в медицине и сельском хозяйстве, борьба с вредителями. Критерии разделения позвоночных на анамнии и амниоты. Цикл жизни малярийного плазмодия.

контрольная работа [26,6 K], добавлен 12.05.2009

Оснвные способы получения генетически модифицированных растений и животных. Трансгенные микроорганизмы в медицине, химической промышленности, сельском хозяйстве. Неблагоприятные эффекты генно-инженерных организмов: токсичность, аллергия, онкология.

курсовая работа [1,0 M], добавлен 11.11.2014

Отличия животных от растений. Особенности отбора животных для селекции. Что такое гибридизация, ее классификация. Современные разновидности селекции животных. Сферы использования микроорганизмов, их полезные свойства, методы и особенности селекции.

презентация [1022,0 K], добавлен 26.05.2010

Изучение предмета, основных задач и истории развития медицинской микробиологии. Систематика и классификация микроорганизмов. Основы морфологии бактерий. Исследование особенностей строения бактериальной клетки. Значение микроорганизмов в жизни человека.

лекция [1,3 M], добавлен 12.10.2013

Пробиотики как непатогенные для человека бактерии, обладающие антагонистической активностью в отношении патогенных микроорганизмов. Знакомство с особенностями пробиотических лактобацилл. Анализ кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами.

реферат [1,2 M], добавлен 17.04.2017

Гипотезы о зарождении жизни на Земле. Изучение биохимической деятельности микроорганизмов, их роли в природе, жизни человека и животных в работах Л. Пастера. Генетические исследования бактерий и вирусов, их фенотипическая и генотипическая изменчивость.

Читайте также: